Малые интерферирующие РНК
Ма́лые интерфери́рующие РНК или короткие интерферирующие РНК (
В клетке РНК-интерференция является важной частью механизмов противовирусной защиты и поддержания структуры хроматина. Молекулярные механизмы данных взаимодействий в настоящее время исследуются, в частности, была предложена гипотеза участия малых РНК в РНК-зависимом метилировании ДНК[1].
История
Малые интерферирующие РНК были открыты в
В 2001 году группой Томаса Тушля было показано, что синтетические малые интерферирующие РНК могут индуцировать РНК-интерференцию в клетках млекопитающих. Соответствующие результаты были опубликованы в журнале Nature[3]. Это открытие привело к росту интереса к использованию РНК-интерференции для биомедицинских исследований и разработки лекарственных препаратов.
Структура
Малые интерферирующие РНК представляют собой короткие (как правило, длиной 21 нуклеотид) двухцепочечные РНК с двумя неспаренными выступающими нуклеотидами на 3'-концах.
Каждая из двух цепей РНК имеет фосфатную группу на 5'-конце и
Индукция РНК-интерференции
Целенаправленное подавление экспрессии генов с помощью
РНК-зависимая активация генов
Необходимо проверить качество перевода, исправить содержательные и стилистические ошибки. |
Двухцепочечные РНК могут усиливать экспрессию генов по механизму, называемому РНК-зависимой активацией генов (англ. RNAa, small RNA-induced gene activation). Показано, что двухцепочечные РНК, комплементарные промоторам генов-мишеней, вызывают активацию соответствующих генов. РНК-зависимая активация при введении синтетических двухцепочечных РНК была показана для клеток человека. Неизвестно, имеется ли подобная система в клетках других организмов[6].
Исключение неспецифических эффектов
Поскольку РНК-интерференция пересекается со множеством других цепочек реакций, при экспериментальном введении малых интерферирующх РНК могут включаться неспецифические эффекты. Появление двухцепочечных РНК в клетках млекопитающих может быть следствием заражения вирусом и поэтому приводит к запуску иммунного ответа. Более того, так как структурно похожие микроРНК изменяют экспрессию генов путём неполного спаривания с мишенью мРНК, введение малых интерферирующих РНК может вызвать нежелательный побочный эффект.
Врождённый иммунитет
Введение значительного количества малых интерферирующих РНК может вызвать побочные эффекты из-за того, что включается врождённый иммунный ответ. Вероятно это происходит из-за активации протеинкиназы R, которая чувствительна к малым интерферирующим РНК, возможно также участие гена RIG I (англ. retinoic acid inducible gene I). Также описана индукции цитокинов через рецептор TLR 7 (англ. toll-like receptor 7). Один из перспективных методов снижения побочных эффектов состоит в преобразовании малых интерферирующих РНК в микроРНК. МикроРНК синтезируются в норме, поэтому сравнительно небольшая концентрация образующихся малых интерферирующих РНК можно приводить к сравнимому по силе эффекту нокдауна генов. Это должно свести к минимуму побочные эффекты.
Побочные эффекты
Сбой мишени --- это ещё одна трудность при использовании малых интерферирующих РНК как инструмента для достижения нокдауна генов. Гены с неполной комплементарностью блокируются малыми интерферирующими РНК (т. е. фактически малые интерферирующие РНК действуют как микроРНК), что приводит к трудностям в интерпретации результатов опытов и содержит риск токсичности. Однако, этого можно избежать, организуя соответствующие контрольные опыты, и создавая алгоритмы конструирования малых интерферирующих РНК, которые приводят к таким РНК, не дающим сбоев мишени. Затем можно проанализировать экспрессию генов по всему геному, например, при помощи метода микромассивов (англ. microarray technology), чтобы проверить отсутствие сбоев мишени и произвести дальнейшую настройку алгоритмов. В статье сотрудников лаборатории доктора Хворовой за 2006 год рассматриваются фрагменты длиной 6 или 7 пар оснований, начинающиеся с позиции 2, в малой интерферирующей РНК, соответствующей участку 3’UTR в генах, где происходит сбой мишени[7].
Возможные применения в терапии и препятствия к этому
Давая возможность выключить по существу любой ген по желанию, РНК-интерференция на основе малых интерферирующих РНК вызвала огромный интерес в фундаментальной [8] и прикладной биологии. Число широкоохватных тестов на базе РНК-интерференции для выявления важных генов в биохимических путях постоянно растет. Поскольку развитие болезней также обусловлено активностью генов, ожидается, что в некоторых случаях выключение гена при помощи малой интерферирующей РНК может давать терапевтический эффект.
Однако применение РНК-интерференции на основе малых интерферирующих РНК к животным, и в особенности к людям, сталкивается со множеством трудностей. В экспериментах было показано, что эффективность малых интерферирующих РНК оказывается различной для разных типов клеток: одни клетки легко откликаются на воздействие малых интерферирующих РНК и демонстрируют снижение экспрессии генов, в других же подобного не наблюдается, несмотря на эффективную трансфекцию. Причины этого явления пока что плохо изучены.
Результаты первой фазы испытаний двух первых терапевтических препаратов, действующих по механизму РНК-интерференции (предназначены для лечения макулодистрофии), опубликованные в конце 2005 года, показывают, что препараты на основе малых интерферирующих РНК легко переносятся пациентами и имеют приемлемые фармакокинетические свойства[9].
Предварительные клинические испытания малых интерферирующих РНК, нацеленных на
В 2021 году
См. также
Примечания
- ↑ Галицкий В.А. Гипотеза о механизме инициации малыми РНК метилирования ДНК de novo и аллельного исключения (рус.) // Цитология. — 2008. — Т. 50(4). — С. 277—286. Архивировано 15 июня 2013 года.
- .
- .
- .
- ↑ Miyagishi M., Taira K. Development and application of siRNA expression vector (англ.) // Nucleic Acids Research Supplement[англ.] : journal. — 2002. — Vol. 2. — P. 113—114. — PMID 12903131.
- ↑ Li L. C. Small RNA-Mediated Gene Activation // RNA and the Regulation of Gene Expression: A Hidden Layer of Complexity (англ.). — Caister Academic Press[англ.], 2008.
- .
- .
- ↑ Tansey B (2006-08-11). "Macular degeneration treatment interferes with RNA messages". San Francisco Chronicle. Архивировано 6 марта 2009. Дата обращения: 13 июля 2022.
- ↑ Postexposure protection of non-human primates against a lethal Ebola virus challenge with RNA interference: a proof-of-concept study Prof Thomas W Geisbert PhD,Amy CH Lee MSc,Marjorie Robbins PhD,Joan B Geisbert,Anna N Honko PhD,Vandana Sood MSc,Joshua C Johnson BSc,Susan de Jong PhD,Iran Tavakoli BSc,Adam Judge PhD,Lisa E Hensley PhD,Ian MacLachlan PhD The Lancet - 29 May 2010 ( Vol. 375, Issue 9729, Pages 1896-1905 ) DOI: 10.1016/S0140-6736(10)60357-1
- ↑ ФМБА запатентовало спрей для носа от COVID-19 Архивная копия от 24 июня 2021 на Wayback Machine // Статья от 11.04.2021 г. «РБК». М. Котляр, А. Батманова.
Литература
- Shen, W., Wang, Q., Shen, Y., Gao, X., Li, L., Yan, Y., ... & Cheng, Y. (2018). Green tea catechin dramatically promotes RNAi mediated by low-molecular-weight polymers. ACS central science, 4(10), 1326-1333.
- Charbe, N. B., Amnerkar, N. D., Ramesh, B., Tambuwala, M. M., Bakshi, H. A., Aljabali, A. A., ... & Zacconi, F. C. (2020). Small interfering RNA for cancer treatment: overcoming hurdles in delivery. Acta Pharmaceutica Sinica B.
- Zhang, M., & Huang, Y. (2022). siRNA modification and delivery for drug development. Trends in Molecular Medicine.
В другом языковом разделе есть более полная статья SiRNA (исп.). |